專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大型鈦合金整體框的鍛造方法
一種大型鈦合金整體框的鍛造方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鍛造領(lǐng)域，涉及一種大型鈦合金整體框的鍛造方法。
技術(shù)背景
大型鈦合金鍛件一般是指重量超過(guò)50kg、外徑在500mm以外的鍛件。隨著科技的高速發(fā)展，大型或超大型鈦合金整體框等溫精鍛件的需求越來(lái)越多。而多數(shù)此類(lèi)鍛件一般有高筋多、腹板薄、投影面積大等結(jié)構(gòu)特征。若直接采用等溫鍛的成型方式，需要5 7火完成，且每火后均要銑毛邊，生產(chǎn)周期長(zhǎng)(僅模具升、降溫就需要8天的時(shí)間)，1個(gè)鍛件等溫鍛造周期需要12天時(shí)間；這不僅造成了設(shè)備、人員消耗，也降低了模具的使用壽命。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種大型鈦合金整體框的鍛造方法，縮短產(chǎn)品的鍛造周期，提高成型率，提高模具的使用壽命。
本發(fā)明的基本思路是通過(guò)采用錘上預(yù)鍛和等溫終鍛結(jié)合的方法，來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明具體包含以下步驟
步驟一，根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸，設(shè)計(jì)終鍛鍛件和等溫鍛模具；
步驟二，設(shè)計(jì)錘上預(yù)鍛件和模具圖，其模具在預(yù)鍛時(shí)與等溫鍛模具在終鍛時(shí)型腔尺寸一致；
步驟三，根據(jù)步驟一、步驟二，選取預(yù)鍛件坯料，制作加工終、預(yù)鍛模具；
步驟四對(duì)坯料進(jìn)行錘上預(yù)鍛，包含噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續(xù)工序等程序；
步驟五對(duì)步驟四所形成的預(yù)鍛件進(jìn)行等溫模鍛。
根據(jù)以上所述的鍛造方法，在步驟四中，后續(xù)工序銑毛邊可以過(guò)銑1 2mm。
本發(fā)明通過(guò)上述方法實(shí)現(xiàn)錘上預(yù)鍛和等溫鍛造的有機(jī)結(jié)合，縮短了鍛造周期，由等溫鍛造的5 7個(gè)火次減少至2個(gè)火次，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。
步驟一，根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸，設(shè)計(jì)終鍛鍛件和等溫鍛模具。
分析零件圖，包括產(chǎn)品零件外廓尺寸，投影面積、最小/最大厚度、筋高和筋寬等結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)零件特點(diǎn)和尺寸，我們確定鍛件余量，余量比常規(guī)模鍛小30% 50%。按此方案制作鍛件數(shù)模。
根據(jù)鍛件數(shù)模做模具數(shù)模，模具材料為高溫合金，鍛件材料為鈦合金，根據(jù)這兩種材料在不同溫度下的線(xiàn)膨脹系數(shù)，分別確定鍛件和模具的收縮率，最終計(jì)算出熱鍛件數(shù)模和模具型腔尺寸，設(shè)計(jì)模具。
步驟二，設(shè)計(jì)錘上預(yù)鍛件和模具圖，其模具在預(yù)鍛時(shí)與等溫鍛模具在終鍛時(shí)型腔尺寸一致。
分析終鍛圖，確定預(yù)鍛件設(shè)計(jì)方案。為滿(mǎn)足最終鍛件的組織和性能要求，預(yù)鍛荒形在進(jìn)行等溫鍛造時(shí)，我們選取鍛件變形量控制在30% 40%，用以下公式計(jì)算得出預(yù)鍛件垂直尺寸余量
L = hX (l+k)-h
式中L-預(yù)鍛件垂直尺寸余量；
h-終鍛件厚度尺寸；
k-鍛件在等溫鍛時(shí)的變形量。
為了保證能順利的將荒形放入型腔中，預(yù)鍛我們采用閉式模鍛，分模面為曲面，制作出預(yù)鍛件數(shù)模。錘上鍛造模具材料選5CrMM0，鍛件材料鈦合金，確定鍛件收縮率。最終計(jì)算出模具型腔尺寸，設(shè)計(jì)模具。
步驟三，根據(jù)步驟一和步驟二，選取預(yù)鍛件坯料，制作加工終、預(yù)鍛模具。按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖制作模具。
步驟四進(jìn)行錘上預(yù)鍛，包含噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續(xù)工序等程序。
a)噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑將干凈坯料置于100 150°C的電爐中預(yù)熱10 20分鐘，出爐噴涂潤(rùn)滑劑，涂層要均勻。
b)采用電爐加熱并保溫。
c)用630KJ對(duì)擊錘鍛造，鍛前預(yù)熱模具。鍛造技術(shù)要求坯料轉(zhuǎn)移時(shí)間彡40s ；預(yù)鍛時(shí)將坯料放正，先輕擊1 2錘，再重?fù)舫尚停唤K鍛溫度彡SOO0C ；冷卻方式為空冷。
d)后續(xù)工序銑毛邊，最后一火次過(guò)銑毛邊1 2mm ；將棱角及過(guò)銑處打磨圓滑， 并將鍛件全部拋光。
步驟五，對(duì)預(yù)鍛件進(jìn)行等溫鍛造，包含以下程序
a)噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑噴涂前用溫?zé)岬南匆路鬯畬⒚鞑料锤蓛?；預(yù)熱毛坯，噴涂潤(rùn)滑劑；涂層厚度0. 25 0. 3mm，涂后自然干燥。
b)采用電爐加熱并保溫；
c)等溫鍛造設(shè)備采用壓力機(jī)將模具安裝在設(shè)備上，用電爐對(duì)模具進(jìn)行加熱。
d)等溫模鍛技術(shù)要求坯料轉(zhuǎn)移時(shí)間< 30秒；將加熱好的坯料放入預(yù)熱到溫的模具中進(jìn)行鍛壓，鍛造時(shí)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制鍛造速率及鍛件垂直尺寸；使用空冷方式對(duì)鍛件進(jìn)行冷卻。
重復(fù)步驟五1 2次。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)具體實(shí)施方式
進(jìn)行說(shuō)明。
案例1 鍛件材料:TA15 ；相變點(diǎn)9880C ；數(shù)量4件。
步驟一根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸，設(shè)計(jì)終鍛鍛件和等溫鍛模具。
分析零件圖產(chǎn)品零件外廓尺寸為1007X1096. 5mm，投影面積為0. 38m2，腹板厚 1.8 6mm，最大厚度160mm，18個(gè)橫筋高20mm，寬2mm。產(chǎn)品要求等溫精鍛件。根據(jù)這些特點(diǎn)我們確定鍛件余量單邊為4 5mm，產(chǎn)品出模角為外3°，內(nèi)5°。制作鍛件數(shù)模。
根據(jù)鍛件圖做模具圖，模具材料為高溫合金，鍛件材料為鈦合金，根據(jù)這兩種材料在鍛造溫度下的線(xiàn)膨脹系數(shù)，分別確定鍛件和模具的收縮率，最終確定模具型腔尺寸為鍛件的 99. 66%。
步驟二設(shè)計(jì)錘上預(yù)鍛件和模具圖，其模具在預(yù)鍛時(shí)與等溫鍛模具在終鍛時(shí)型腔尺寸一致。
分析終鍛圖，確定預(yù)鍛件設(shè)計(jì)方案，鍛件水平方向單邊余量3mm ；由公式L = hX (l+k)-h計(jì)算并選取垂直尺寸余量為5mm(式中L為預(yù)鍛件垂直尺寸余量；h為終鍛件厚度尺寸12. 5 16mm ；k為鍛件在等溫鍛時(shí)的變形量30% 40% )。鍛件采用閉式模鍛， 分模面為曲面，制作出預(yù)鍛件數(shù)模。錘上鍛造模具材料選5CrNiMo，TA15鍛造溫度為T(mén) β (相變點(diǎn))下30 50°C，模具預(yù)熱溫度為200 350°C，根據(jù)這兩種材料不同溫度的熱膨脹系數(shù)，確定鍛件收縮率為100.7%，即模具型腔尺寸為鍛件的100.7%。設(shè)計(jì)模具圖。
步驟三根據(jù)步驟一和步驟二，選取預(yù)鍛件坯料，制作加工終、預(yù)鍛模具。按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖制作模具。
步驟四進(jìn)行錘上預(yù)鍛。包含噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續(xù)工序等程序。
a)噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑將干凈坯料置于150°C的電爐中預(yù)熱20分鐘，出爐噴涂潤(rùn)滑劑，涂層要均勻，涂后標(biāo)刻原有標(biāo)記。
b)電爐加熱，加熱溫度958 °C，保溫70分鐘。
c)鍛造采用630KJ對(duì)擊錘，鍛造前模具預(yù)熱時(shí)間為12h，鍛造技術(shù)要求坯料轉(zhuǎn)移時(shí)間20 35 ；預(yù)鍛時(shí)將坯料放正，先輕擊2錘，再重?fù)舫尚?；終鍛溫度為805 812°C ；冷卻方式為空冷。
d)后續(xù)工序銑毛邊，最后一火次過(guò)銑毛邊1 2mm ；將棱角及過(guò)銑處打磨圓滑， 并將鍛件全部拋光。
步驟五，對(duì)預(yù)鍛件進(jìn)行等溫鍛造，包含以下程序
a)噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑噴涂前用溫?zé)岬南匆路鬯畬⒚鞑料锤蓛簦?br> 毛坯在150°C爐溫中加熱lOmin，出爐用噴壺噴涂，涂層厚度0. 25 0. 3mm，涂后自然干燥；潤(rùn)滑劑選用KBC-12。
b)電爐加熱，鍛件加熱溫度958°C，保溫70分鐘；
c)等溫鍛造采用10000噸油壓機(jī)將模具安裝在設(shè)備上，用環(huán)形電阻爐對(duì)模具進(jìn)行加熱；
d)等溫模鍛技術(shù)要求坯料轉(zhuǎn)移時(shí)間2 ；將加熱好的坯料放入預(yù)熱到溫的模具中進(jìn)行鍛壓，鍛造時(shí)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制鍛造速率及鍛件垂直尺寸。鍛壓參數(shù)設(shè)定根據(jù)受壓面積及充滿(mǎn)程度不同各火次壓力不同，最大設(shè)定為4000噸；鍛造速率(設(shè)備橫梁速度) 0. 001 0. 005mm/s ；第一火壓制坯料，使坯料整體與模具接觸；壓下量10. Omm ；第二火 壓下量5. Omm ；鍛件冷卻為空冷方式。
重復(fù)步驟五1次。
權(quán)利要求
1.一種大型鈦合金整體框的鍛造方法，其特征為，所述方法包含錘上預(yù)鍛和等溫鍛終鍛，具體包括以下步驟步驟一，根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸，設(shè)計(jì)終鍛鍛件和等溫鍛模具； 步驟二，設(shè)計(jì)錘上預(yù)鍛件和模具圖，其模具在預(yù)鍛時(shí)與等溫鍛模具在終鍛時(shí)型腔尺寸一致；步驟三，根據(jù)步驟一、步驟二，選取預(yù)鍛件坯料，制作加工終、預(yù)鍛模具； 步驟四對(duì)坯料進(jìn)行錘上預(yù)鍛，包含噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續(xù)工序等程序；步驟五對(duì)步驟四所形成的預(yù)鍛件進(jìn)行等溫模鍛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍛造方法，其特征還在于在步驟四中，后續(xù)工序銑毛邊為過(guò) 先1 2mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于鍛造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種大型鈦合金整體框鍛造的方法。本發(fā)明包含以下步驟步驟一，根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸，設(shè)計(jì)終鍛鍛件和等溫鍛模具；步驟二，設(shè)計(jì)錘上預(yù)鍛件和模具圖，其模具在預(yù)鍛時(shí)與等溫鍛模具在終鍛時(shí)型腔尺寸一致；步驟三，根據(jù)步驟一、步驟二，選取預(yù)鍛件坯料，制作加工終、預(yù)鍛模具；步驟四，對(duì)坯料進(jìn)行錘上預(yù)鍛，包含噴涂防護(hù)潤(rùn)滑劑、電爐加熱并保溫、鍛造及后續(xù)工序等程序；步驟五，對(duì)步驟四所形成的預(yù)鍛件進(jìn)行等溫模鍛。本發(fā)明通過(guò)上述方法實(shí)現(xiàn)錘上預(yù)鍛和等溫鍛造的有機(jī)結(jié)合，縮短了鍛造周期，由等溫鍛造5～7個(gè)火次減少到2個(gè)火次。
文檔編號(hào)B21J5/02GK102513487SQ20111042696
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者冀勝利, 唐軍, 王 華, 郭敏, 黃之益 申請(qǐng)人:陜西宏遠(yuǎn)航空鍛造有限責(zé)任公司